[发明专利]一种耐高温、高性能陶瓷紧固件的制备方法

说明书

一种耐高温、高性能陶瓷紧固件的制备方法，属于紧固件技术领域。用以解决现有紧固件耐高温性差和高温强度低的问题。技术方案是采用高温力学性能最优的碳化硅材料结合热等静压技术，制备陶瓷紧固件。本产品大大提高了紧固件在高温下的抗冲击强度和抗弯强度，从而在航空航天、新能源或核电领域具有广泛的应用前景。

技术领域：

本发明涉及一种耐超高温并具高强度的陶瓷紧固件，特别是一种可以用于航空航天领域紧固件的制备方法，属于紧固件技术领域。

背景技术：

紧固件是一种大量使用的基础金属用件，应用于机械、车辆、电力、通讯、石油化工、桥梁等众多领域。随着航空航天的迅速发展，对紧固件在安全性能方面提出了更高的要求。紧固件向着高精度、高强度、高可靠性、耐腐蚀性、耐高温、轻量化、长寿命等方向持续发展。目前航空航天使用的钛合金及高温合金紧固件使用温度不能超过1000℃，无法满足航空航天领域对更高使用温度的要求。目前功能陶瓷中碳化硅在承受高温方面已经超过了金属耐热材料，并具有很好的高温力学性能和化学稳定性，是理想的耐高温、高性能紧固件候选材料。采用热等静压烧结工艺可以大大降低烧结温度和保温时间，相比传统烧结而言，采用热等静压烧结制备的金属胎体，在相对密度、抗冲击强度、抗弯强度等都有明显提升。因此本发明采用热等静压烧结技术制备碳化硅陶瓷紧固件，本产品可在航空航天、新能源或核电领域具有广泛的应用前景，将会产生巨大的社会经济价值。

发明内容：

本发明提供一种碳化硅陶瓷紧固件，解决传统紧固件耐高温性差和高温强度低的问题。

本发明所述的耐高温、高性能陶瓷紧固件的制备方法，具体工艺流程如图1所示。

(1)以碳化硅细粉末为原料(其平均粒径小于0.8μm)，将碳化硅细粉末填充入金属模腔中，用干压成型机通过单向或双向加压，将粉料压成所需紧固件的坯体；优选加压的压力不小于4MPa；

(2)将上述压制好的坯体包封在橡胶磨具中，密封后放入高压缸内，通过液体传递使坯体受压成型；优选通过液体传递经200MPa的压力使坯体受压成型；

(3)按照紧固件的尺寸要求进行素坯加工，素坯尺寸大于最终尺寸；优选初步加工素坯尺寸较最终尺寸留有0.5mm的余量；

(4)采用包套材料对素坯进行真空密封并直接放入热等静压设备的炉膛内，以Ar作为气体压力介质进行热等静压烧结，其烧结温度和压力分别为1500～1800℃和100～200MPa,时间为1～2h。之后进行精加工，完成碳化硅紧固件的制备。

采用本发明方法制备得到的所述碳化硅陶瓷紧固件的抗拉强度≥600MPa；体积密度≥3.50g/cm³；硬度≥80HRA；抗弯强度≥350MPa；最高使用温度可达2000℃，零件外观结构尺寸符合标准图纸的要求，无外观缺陷。

本发明与现有技术制备的紧固件相比，一方面,本发明制备的紧固件耐高温且断裂韧性高；另一方面热导系数低,适用于高超音速飞行器热防护系统结构件的连接。

附图说明

图1是本发明的流程图；依次为钢模干压—橡胶磨等静压—素坯加工—热等静压烧结—精加工

图2是本发明的样品示意图。

具体实施方式：

以下结合实施例对本发明做进一步描述，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

(1)将SiC(粒径小于0.8μm)干粉填充入金属模腔中，再用5MPa左右的压力将过筛后的粉料干压成型制成坯体；

(2)将上述压制好的坯体包封在橡胶磨具中，密封后放入高压缸内，通过液体传递经200MPa的压力使坯体受压成型；